DE858896C - Verfahren zur Herstellung olefinischer Elastomerer - Google Patents

Verfahren zur Herstellung olefinischer Elastomerer

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DE858896C
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F210/08Butenes
    • C08F210/10Isobutene
    • C08F210/12Isobutene with conjugated diolefins, e.g. butyl rubber

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Description

  • Verfahren zur Herstellung olefinischer Elastoinerer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Tieftemperaturpolymerisation von Isoolefinen oder Gemischen von Isoolefinen und Diolefinen nach dem Patent 852 303, und zwar zur Fertigstellung der so gewonnenen Polymerisationsprodukte, die unter Verwendung von Friedel-Craftsschen Katalysatoren bei Temperaturen unter etwa - zo° hergestellt werden.
  • Bei den Tieftemperaturverfahren werden die sy nthetischen kautschukähnlichen Polymerisate, wie Polybuten, deren mechanische Eigenschaften denen von Mischpolymerisaten aus Isomonoolefin und Diolefin entsprechen, wie sie in der australischen Patentschrift 1z2 875 beschrieben sind, aus der Reaktionszone durch eine Stempelpresse entfernt. Der Hauptanteil der das Polymerisat begleitenden flüchtigen Substanzen wird an die Atmosphäre während des Preßvorganges abgegeben; der Rest wird durch Kneten, -gegebenenfalls mit Hilfe von wärmeübertragenden Stoffen, wie Dampf oder heißem Wasser, die in die Knetvorrichtung eingeführt werden, und gegebenenfalls unter Mitverwendung von Mitteln zum Unwirksammachen der Katalysatoren, wie Alkoholen, Carbonylverbindungen oder alkalischen Stoffen, entfernt. Nach einem anderen technisch benutzten Verfahren trägt man das Gut aus der Reaktionszone in ein verhältnismäßig großes Volumen heißen Wassers aus, entfernt die Polymerisatklumpen, die durch Kontakt mit dem heißen Wasser von der Hauptmenge der flüchtigen Substanzen befreit sind, aus dem Wasser und bearbeitet das Polymerisat mechanisch in Knetmaschinen, z. B. Banbury- oder Werner-Pfleiderer-Mischern, öder auf einer heißen Walzenmühle, wie man sie in der Kautschukindustrie verwendet. Hierbei wird das Polymerisat getrocknet und von dem Rest der eingeschlossenen flüchtigen Kohlenwasserstoffe befreit; in dieser Weise vermeidet man die Blasenbildung bei der Vulkanisation, die fast zwangsläufig eintritt, wenn von der mechanischen Bearbeitung nicht Gebrauch gemacht wird. Man hat auch schon während der mechanischen Behandlung einen oder mehrere Stabilisatoren und bzw. oder Vermischungsbestandteile, wie Schwefel, Zinkoxyd, Magnesiumoxyd, Phenyl-beta-naphthylamin oder andere Antioxydantien, zugesetzt, um eine-Wertminderung des Polymerisats beim Lagern oderAltern auszuschließen.
  • Dieses Arbeitsverfahren zeigt mehrere erhebliche Nachteile, namentlich bei Übertragung auf Betriebsverhältnisse. Um beispielsweise den Katalysatorrest ausreichend auszuwaschen und die Spuren flüchtiger Substanzen vollständig zu entfernen, mußte man das Polymerisat auf schweren Mastizierungsvorrichtungen auswaschen und dämpfen; dies bedingte einen hohen Kraftaufwand und führte doch nur zu einem mäßigen Reinigungseffekt des Polymerisats. Ferner sind im Betrieb beträchtliche Schwierigkeiten und Gefahren mit der Überführung des Polymerisats, das noch flüchtige, brennbare oder giftige Stoffe enthält, aus dem einen Gefäß in das andere verbunden. Nachteilig ist auch, daß saure Katalysatorreste gewöhnlich unvollständig aus dem Polymerisat ausgelaugt und beim anschließenden Erwärmen abgegeben werden; dies wiederum hatte Korrosionserscheinungen an der Betriebsanlage und oft eine Verunreinigung oder Verfärbung des Polymerisats mit Korrosionsprodukten zur Folge.
  • Die Trocknung hochmolekularer Tieftemperaturmischpolymerisate aus Isoolefinen und Diolefinen ist mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Das Erwärmen und die Bearbeitung des Polymerisats zur Entfernung der letzten Spuren von Wasser und Lösungsmitteln und zur Überführung desselben «in plattenförmige Gebilde zwecks Abpackung wirft besondere Probleme auf, weil das Polymerisat beim Erwärmen plastisch ist, erweicht und fließbar wird und sich nur schwierig handhaben läßt; es läßt sich nämlich nicht zum Fell ausziehen und auch nicht in einem bestimmten Temperaturbereich wirksam vermischen.
  • Vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, nach dem Polymerisate aus Isoolefin, namentlich feste Mischpolymerisate aus Isoolefin und Diolefin, von nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffen, Verdünnungsmitteln, Katalysator und jedweden Nebenprodukten, die in dem die Reaktionszone verlassenden Gemisch enthalten sind, abgetrennt werden können.
  • Die Erfindung sieht weiterhin ein wirtschaftliches und kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung und Fertigstellung der Polymerisate vor, welches sich darauf aufbaut, daß das Polymerisat in feinverteiltem und porösem Zustand während des Auslaugens und Verdunstens der unerwünschten Substanzen gehalten wird. Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist die Entfernung chlorierter Kohlenwasserstoffe und saurer Katalysatorreste aus dem Polymerisat in der Weise, daß das Personal nicht giftigen Dämpfen oder eine Reizwirkung ausübendem Rauch ausgesetzt wird, und die Verhinderung der Korrosion der Vorrichtung oder der Verunreinigung des Polymerisats durch die Korrosionsprodukte.
  • Die Erfindung bezweckt weiterhin die Herstellung des Polymerisates unter solchen Bedingungen, daß die physikalischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden, und in einer Form, daß die physikalischen Eigenschaften beim Lagern keine Wertminderung erfahren.
  • Nach der Erfindung soll ferner das Polymerisat in einer Form hergestellt werden, die sich zum Lagern und zum Transport zur Vermischungs- oder Verarbeitungsanlage eignet.
  • Diese und andere Zweckangaben werden durch die Beschreibung nebst Ansprüchen verdeutlicht.
  • Das Verfahren vorliegender Erfindung umfaßt eine Folge zusammenhängender Arbeitsvorgänge; der erfolgreiche Ablauf des Verfahrens als Ganzes hängt von der richtigen Ausführung der einzelnen Vorgänge ab. Die erste Arbeitsstufe besteht darin, daß man das Gemisch aus Polymerisat und wechselnden Mengen damit verbundener verhältnismäßig flüchtiger Substanzen in die gut gerührte Masse eines flüssigen Flashmittels austrägt, in dem das Polymerisat zweckmäßig unlöslich ist und dessen Temperatur oberhalb des Siedepunktes der -Mehrzahl der das Polymerisat begleitenden flüchtigen Substanzen gehalten wird, und eine Aufschlämmung feinverteilter Polymerisatteilchen in dem warmen Flashmittel (Abtrennmittel) bildet. Diese Flüssigkeit dient auch dazu, die Hauptmasse des Katalysatorrestes aus dem Polymerisat auszulaugen. Während des zweiten Arbeitsvorganges entzieht man der Aufschlämmung des Polymerisats in dem Abtrennmittel alle restlichen flüchtigen Substanzen, indem der Druck unter Atmosphärendruck vermindert wird und bzw. oder Entziehungsdämpfe eingeblasen werden. Der erste und zweite Arbeitsgang können gewünschtenfalls kombiniert werden. Während des- dritten Arbeitsganges wird das flüssige Aufschlämmungsmittel im wesentlichen durch mechanisches Trennen entfernt. Die vierte Stufe bildet die Trocknung und Erwärmung, wobei der anhaftende oder eingeschlossene Flüssigkeitsrest aus dem Polymerisat und gleichzeitig noch spurenweise vorhandene Verunreinigungen oder Nebenprodukte von verhältnismäßig geringer Flüchtigkeit entfernt werden, ohne daß das Polymerisat einer Wärme- oder mechanischen Behandlung zugeführt wird, die die physikalischen Eigenschaften des Polymerisats abbaut, und ohne Einleitung chemischer Reaktionen, die zur Wertminderung des Produktes beim Lagern Veranlassung geben würden. In der Endstufe wird das Polymerisat zu einer Masse in geeigneter Form und Dichte im Interesse zweckmäßiger und wirtschaftlicher Transport-und Lagerungsmöglichkeiten komprimiert.
  • Diese Arbeitsstufen werden nunmehr im einzelnen beschrieben. Hierbei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Fertigstellung der genannten Polymerisate beispielsweise erläutert.
  • Die Zeichnung bringt eine zur kontinuierlichen Fertigstellung von Polymerisaten geeignete Vorrichtung in schematischer Darstellung zur Anschauung.
  • I ist ein Reaktionsgefäß, in dem Isoolefine, vorzugsweise Gemische aus Isoolefinen und Diolefinen, für sich oder zusammen mit einem Verdünnungsmittel aus Zufuhrleitung z bei niedriger Temperatur, vorzugsweise etwa bei -96°, unter Zusatz eines Friedel-Craftsschen Katalysators aus Leitung g umgesetzt werden. Das Polymerisat ist als Aufschlämmung feiner fester Teilchen in dem kalten Reaktionsmittel suspendiert, welches nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe, Verdünnungsmittel, Katalysator und Lösungsmittel für letzteren sowie Verunreinigungen enthält. Die Aufschlämmung wird aus dem Reaktionsgefäß durch Leitung 4 in einem Trennbehälter 5 (Flashgefäß) übergeführt, in dem die mit dem Polymerisat verbundenen flüchtigen Substanzen dampfförmig . ausgetrieben werden. Statt die ganze Aufschlämmung aus dem Reaktionsgefäß in den Trennbehälter zu überführen, kann man diese einem kalten Abtrennungsvorgang z. B. durch Filtern zuführen, wie in der amerikanischen Patentschrift z 545 144 beschrieben ist, um die Hauptmasse der Reaktionsflüssigkeit zwecks direkter Rückführung in das Reaktionsgefäß abzutrennen, worauf die verbleibenden festen - Polymerisatteilchen nebst anhaftender Flüssigkeit in den Trennbehälter in kleinen Portionen eingebracht werden. Auf diese Weise läßt sich die Menge der in letzterem verdunstenden Substanzen wesentlich vermindern; dies wiederum gestattet eine Raumeinschränkung für die Kompressions-, Kühl- und Destillationsvorrichtung, die zur Rekondensierung der ausgetriebenen Gase zwecks Rückkehr in das Reaktionsgefäß notwendig ist. Die Reaktionszone kann auch mit einem flüssigen Kühlmittelbetrieben werden, das mit den Reaktionsteilnehmern als direktes Kühlmittel vermischt wird, wie in der erwähnten australischen Patentschrift beschrieben ist. In diesem Fall enthält die anhaftende Flüssigkeit etwas Kühlmittel. Wie oben angedeutet wurde, verwendet man als Trennmittel zweckmäßig ein solches, in dem das Polymerisat unlöslich ist. Ganz besonders eignet sich hierfür Wasser; es löst das Polymerisat nicht auf, läßt sich von letzterem und den ausgetriebenen Gasen leicht trennen und macht außerdem den Katalysator unwirksam durch Umsetzung beispielsweise mit Al Cl, unter Bildung von Al (0H)3 und HCl. Das Trennmittel wird, vorteilhaft auf etwa 66° gehalten, damit die mit dem Polymerisat vergesellschafteten Flüssigkeiten leicht verdunsten können. H Cl läßt sich durch Zusatz von Natriumhydroxyd oder einer anderen Alkaliverbindung zum Wasser neutralisieren. Der pH-.Wert vom Wasser wird vorzugsweise auf etwa 7 gehalten. Durch saures Wasser werden Stahlausrüstungen korrodiert. Bei einer zu stark alkalischen Reaktion des Wassers wird die Stabilität des Polymerisats beim Lagern in Mitleidenschaft gezogen, wenn nicht besondere Stabilisatoren zugesetzt werden. Die abgetrennten Gase kommen aus dem Trennbehälter über Leitung 6. in eine Reinigungs- und Rückgewinnungsstation zur Rekondensierung zwecks Wiederverwendung im Verfahren.
  • Wasseroder ein anderes flüssiges Trennmittel wird mittels Dampfzuführung erwärmt und durch Rührwerke od. dgl, in lebhafter Bewegung gehalten, um die Suspension des Polymerisats als gleichmäßige Aufschlämmung in der Trennflüssigkeit zu halten. Letztere kann aus dem Trennbehälter über Leitung abgezogen und in denselben bei 8 zurückgepumpt werden in der Weise, daß sie gegen den Strom des in den Trennbehälter eintretenden Polymerisats prallt und letzteres aufbricht, um Klumpenbildungen des Polymerisats zu verhältnismäßig großen Stücken zu vermeiden, die das Wasseraufschlämmungssystem verstopfen und beträchtliche Einschlüsse flüchtiger Flüssigkeiten enthalten könnten.
  • Das Polymerisat verläßt den Trennbehälter durch Leitung 9 als Suspension feinverteilter fester Teilchen in der warmen Trennflüssigkeit und kommt in das Entziehungsgefäß io. Die Behandlung des Polymerisats als Aufschlämmung in der warmen Flüssigkeit, notfalls unter Einblasen von Entziehungsdämpfen, z. B. Wasserdampf, wird so weit getrieben, daß nahezu alle stark flüchtigen Substanzen, die ursprünglich in dem Polymerisat absorbiert bzw. auf demselben adsorbiert und in der Flüssigkeit gelöst waren, entfernt werden. Nach einer bevorzugten Arbeitsweise werden die flüchtigen Substanzen in zwei Zonen entfernt, zunächst in Trennbehälter 5 bei Normaldruck oder leicht erhöhtem Druck, sodann in dem Entziehungsgefäß io bei Unterdruck. Vorteilhaft wird das Wasser in letzterem Gefäß am Sieden gehalten bei Anwendung eines Vakuums. Die Wasserströmung ist gewöhnlich so groß, daß Dampf in das Entziehungsgefäß io nicht eingeführt zu werden braucht, wenn das Wasser genügend warm eintritt.
  • Der Entziehungsvorgang, wie er etwa in io stattfindet, ist für den erfolgreichen Verlauf des Verfahrens von großer Bedeutung. Da die finit dem Polymerisat vergesellschafteten flüchtigen Substanzen leicht brennbar sind, wie Isobutylen, Butadien, Isopren u. dgl., oder äußerst :giftig sind, wie die Chlorkohlenwasserstoffe, z. B. Methylchlorid, dürfen sie nicht in die Arbeitsräume entweichen. Da das Polymerisat sich in feiner Verteilung befindet, wird ein Maximum an flüchtigen Substanzen entfernt und zur Rückgewinnung abgeleitet; dadurch schaltet man nicht nur Feuersgefahr und gesundheitliche Schädigungen aus, sondern gewinnt auch ein Maximum an wertvollen Substanzen zurück. Nach Abschluß des Entziehungsvorganges kann die Aufschlämmung des Polymerisats in offenen Gefäßen gefahrlos gehandhabt werden.
  • Die Aufschlämmung des feinverteilten Polymerisats in dem warmen Flashmittel, vorteilhaft Wasser, passiert, aus dem Entziehungsgefäß io kommend, eine mechanische Entwässerungszone, etwa ein Saugzellendrehfilter, ein Schüttelsieb, eine Entwässerungspresse mit endlosem Sieb, eine Presse mit Zentrifugalscheibe oder eine Kombination mehrerer derartiger Einrichtungen, wo die Hauptmenge des flüssigen Suspensionsmittels der Aufschlämmung entfernt wird. Im allgemeinen läßt sich der Umfang der Entwässerungseinrichtung vor dem Trockner, die dazu dient, diesen möglichst klein zu halten, wirtschaftlich ausbalanzieren. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird die Aufschlämmung aus xo an ein Schüttelsieb zr abgegeben; nach Abtrennung des Hauptteils der Suspensionsflüssigkeit kommt das Gut in eine Entwässerungspresse mit endlosem Sieb und passiert dort Druckwalzen, die noch mehr Wasser oder andere Suspensionsflüssigkeit auspressen. Das das Schüttelsieb passierende Wasser od. dgl. wird zweckmäßig aufgefangen. Ergänzungsflüssigkeit und sonstige zweckmäßige Zusatzstoffe, z. B. alkalische Substanzen zur Verminderung des von der Zersetzung des Katalysators herrührenden Säuregehalts, Zinkstearat, Dispergierungsmittel usw., werden zugesetzt, worauf die Flüssigkeit in das Trenngefäß durch Leitung 13 zurückfließt. Die auf der Presse 12 ausgeschiedene Flüssigkeit fließt in den Abzugskanal ab oder wird der Rückgewinnung zugeführt. Im Bedarfsfall kann das Polymerisat in Presse z2 durch Spritzdüsen zwischen den Preßwalzen ausgewaschen werden. Zur Erleichterung der Flüssigkeitsentfernung können Saugkästen unter dem endlosen Sieb zwischen den Preßwalzenpaaren bzw. in eine oder mehrere Walzen der Presse Saugkammern in der Kontaktzone mit dem Sieb eingebaut sein.
  • Bei Verwendung einer Entwässerungspresse, eines Vakuumfilters oder anderer Verdichtungseinrichtungen benutzt man zweckmäßig Zerkleinerungsvorrichtungen, z. B. eine Hammermühle z4., um die Polymerisatteilchen vor Abgabe an den Trockner zu zerkleinern. Diese werden, von der Hammermühle kommend, von einer Transporteinrichtung 15 aufgenommen und einem Schwingungsträger 16 zugeführt, der das Polymerisat auf das den Trockner 18 passierende Transportsieb 17 verteilt.
  • Das Polymerisat wird im Trockner =8 derart behandelt, daß die anhaftende oder eingeschlossene Restflüssigkeit, gewöhnlich Wasser, sowie Spuren von Verunreinigungen oder Nebenprodukten, die verhältnismäßig wenig flüchtig sind und von dem Polymerisat aus der Reaktionszone mitgeschleppt sind, entfernt werden. Die Trocknung oder Entfernung von Verunreinigungen oder Nebenprodukten findet statt, ohne daß das Polymerisat Temperaturen oder einer mechanischen Behandlung ausgesetzt wird, die dessen physikalische Eigenschaften abbauen, und ohne Einleitung chemischer Reaktionen, die eine Qualitätsminderung des Produktes beim Lagern zur Folge haben würden. Das restliche Wasser und die verbliebenen Verunreinigungen müssen entfernt werden, weil schon geringe Mengen derselben das Polymerisat beim Vulkanisieren blasig maschen. Ferner werden saure Verunreinigurgen, z. B. Katalysatoren (A1 C13, B F$ od. dgl.) oder deren Zersetzungsprodukte (wie HCl oder H F), aus dem Polymerisat gewöhnlich nicht vollständig ausgelaugt. Wenn man diese nicht durch Zinkoxyd od. dgl. bindet, bilden sie beim späteren Heißpressen oder -walzen schädlichen Rauch und verursachen Korrosionsschäden; die Presse oder Walze verfärbt und verunreinigt das Polymerisat dann mit Eisenverbindungen. Diese unliebsamenErscheinungen werden im Sinne der Erfindung ausgeschaltet; bei Anwendung eines heißen Luftstromes werden die verdampfbaren sauren Bestandteile aus dem Polymerisat entfernt, bevor letzteres in heißem Zustand iri die Atmosphäre des Arbeitsraumes kommt oder durch heiße Stahlflächen komprimiert wird.
  • 18 ist als kontinuierlicher Transporttrockner dargestellt, wobei das Polymerisat auf einem Sieb oder Abschnitten einer gelochten Platte durch einen Kanal geführt wird. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Andere kontinuierliche oder halbkontinuierliche Trockner können angewandt werden, die Warmluft in innigem Kontakt mit dem Polymerisat umlaufen lassen. Der Trockner ist vorzugsweise ein Durchlaufkanal mit endlosem Transportband für einen oder mehrere Arbeitsgänge, in dem ein starker Luftstrom über Dampfschlangen oder andere Heizelemente und durch oder gegen die Schicht des Polymerisats umläuft, das langsam durch den Trockner auf einem durchlochten Transportband oder einem Sieb geführt wird. Die Trocknungstemperatur bestimmt sich nach dem Molekulargewicht des Polymerisats und der Dauer der Behandlung bei der Trocknungstemperatur. Nach Möglichkeit ist anzustreben, daß das Polymerisat in dem Trockner nicht durch zu lange Behandlung bei hoher Temperatur erweicht wird, um .einen besseren Luftumlauf durch die Schicht zu erzielen. Einige Produkte erweichen allerdings sehr leicht; in diesen Fällen würde man bei Ausschaltung der Erweichung die Temperaturen in einem Maße reduzieren müssen, daß die Trocknung nur sehr langsam vonstatten ginge. Unter solchen Umständen ist es empfehlenswerter, ein Erweichen und damit niedrige Luftgeschwindigkeit auf dem Wege durch die Schicht in Kauf zu nehmen und bei beträchtlich höherer Temperatur zu arbeiten, wobei die Neigung des Polymerisats, an den gelochten Platten zu haften, oder die Gefahr einer Qualitätsminderung des Produktes der Temperatursteigerung eine Grenze setzt. Bei hoher Transpörtbandgeschwindigkeit, d. h. kurzer Verweilzeit in dem Trockner, kann man mit höherer Trocknungstemperatur als bei niedriger Transportbandgeschwindigkeit arbeiten. Zu berücksichtigen ist, daß die Temperatur des Trocknungsgutes in den Trocknerzonen, in denen Oberflächenfeuchtigkeit entfernt wird, nicht viel oberhalb der Feuchtkugeltemperatur der umlaufenden Luft liegt. Im allgemeinen liegt die Trocknungstemperatur für Mischpolymerisate aus Isobutylen und Isopren, die in Gegenwart von Methylchlorid als Verdünnungsmittel unter Zusatz von in Methylchlorid gelöstem Aluminiumchlorid bei Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes von Äthylen und bei Atmosphärendruck hergestellt sind, unterhalb etwa 14g°, gewöhnlich im Bereich von etwa 71 bis z35°, bei einer Verweilzeit von etwa. 15 Minuten bis etwa 3 Stunden in Trocknern üblicher Bauart.
  • Obwohl die Temperatur der umlaufenden Luft im allgemeinen unterhalb des Siedepunktes der niedrigermolekularen Polymerisate liegt, wird die Entfernung genannter Stoffe wirksam gefördert, wenn man Bedingungen aufrechterhält, die für eine rasche Diffusion günstig sind, wie hohe Luftgeschwindigkeit durch oder über die Schicht des Gutes und geringe Teilchengröße des Polymerisats. Frischluft wird in ausreichender Menge in einen oder mehrere Abschnitte in der Längsrichtung des Trockners eingeführt und an verschiedene Stellen längs der Kanalachse entfernt, so daß eine ausreichende Triebkraft besteht, um die Feuchtigkeit aus dem Polymerisat zu entfernen; beispielsweise wird eine Feuchtkugeltemperatur in der Nähe von etwa 4g° oder darunter aufrechterhalten. Oft ist es ratsam, die herrschende Lufttemperatur im Trockner in Richtung der Längsachse zu ändern; beispielsweise herrscht eine höhere Lufttemperatur, d. h. Trockenkugeltemperatur, an der Eintrittsstelle, d. h. dem feuchtigkeitsreichen Ende des Trockners, als am trockenen oder Austrittsende. Die feuchte Abluft wird durch Leitungen in die Außenluft abgeführt, zweckmäßig oberhalb des Daches; sie enthält nämlich saure Dämpfe, z. B. HCl, aus der Zersetzung von Katalysatorresten, welche in die Teilchen des Polymerisats so gut eingebettet waren, daß sie durch Wasser nicht ausgelaugt wurden. Korrosion des Trockners und Leitungssystems läßt sich vermeiden, wenn dessen Oberfläche oberhalb des Taupunktes der umlaufenden und der Abluft gehalten wird.
  • Um die Ausmaße der Anlage in wirtschaftlichen Grenzen zu halten, liegt der Anfangsfeuchtigkeitsgehalt zweckmäßig unter 150- %, vorzugsweise bei 15 bis 8o0 /o, bezogen auf das Trockenprodukt. Bei der Zirkulation von Luft durch die Schicht empfiehlt es sich gewöhnlich, die Luftgeschwindigkeit hoch zu halten, damit die Geschwindigkeit des Transportbandes so weit erhöht werden kann, daß die Verweilzeit der Polymerisate im Trockner ein Minimum erreicht, entsprechend dem gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt des Produktes und Ent= fernung damit verbundener unerwünschter flüchtiger Substanzen, ohne daß 'die Nachteile von Arbeitstemperaturen in Erscheinung treten, die zum Niederbrechen des Polymerisats führen. Form und Größe der Teilchen sind derart, daß die Luft mit passender Geschwindigkeit durch die Schicht des Polymerisats auf dem Transportband strömen kann. Die Luftgeschwindigkeit durch die Schicht des Trocknungsgutes beträgt zweckmäßig wenigstens g m/Min., vorzugsweise etwa 22 bis 105 m/Min. Unter Berücksichtigung des Druckunterschiedes in den Trocknern üblicher Bauart beträgt die Dicke der Schicht etwa 1,25 bis 12,5 cm, je nach der Größe, Form und dem Anteil von Staub in dem zu trocknenden Polymerisat. Zweckmäßig wird die Trocknung so weit getrieben, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Polymerisats nicht über etwa 3 %, zweckmäßig unter 0,5 % ist.
  • Polymerisate, z. B. Polyisoolefine und Mischpolymerisate aus Isoolefinen und Diolefinen, die bei niedriger Temperatur in Gegenwart Friedel-Craftsscher Katalysatoren hergestellt sind, neigen dazu, an Molekulargewicht einzubüßen und eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften zu erleiden bei längerer Behandlung mit Lüft, selbst bei etwa g3°. Polymerisate von niedrigerem Molekulargewicht haben die Tendenz, zu schmelzen, wenn sie Temperaturen im Trocknungsbereich einige Zeit ausgesetzt werden; dies führt zu einer Verminderung der Schichtdicke und der Größe der Durchtrittsstellen in der Schicht auf dem Träger sowie zum Verkleben des Polymerisats auf dem Träger, damit zu einer Abnahme der Luftströmung, Verlängerung der notwendigen Trocknungsdauer und schlechthin zu einer Verminderung der Wirksamkeit des Arbeitsvorganges. Polymerisate von mittlerem oder niedrigem Molekulargewicht erweichen so leicht, daß die Trocknungsgeschwindigkeit zu weitgehend vermindert wird, wenn die Temperatur so niedrig gehalten wird, daß_ein Erweichen nicht eintreten kann. Bei höheren Temperaturen besteht zwar keine oder nur eine geringe Luftströmung durch die Schicht, der entsprechend höhere Dampfdruck und Diffusionsgrad sind aber der Trocknung dienlich, so daß es sich häufig lohnt, den Trockner möglichst heiß laufen zu lassen. Vielfach wird daher der letztere Teil des Trockners hauptsächlich als Stoß- oder Querzirkulationstrockner zufolge Erweichung und Zusammenballung des Polymerisats auf dem Laufband arbeiten. In solchen Fällen findet die Temperaturdes Trockners, abgesehen von Oxydation oder Niederbrechen des Polymerisats, ihre Grenze in der Neigung des Produktes, an dem Sieb oder den Trocknerplatten festzukleben. Um das Festkleben des Polymerisats am Trockner zu verringern, kann das Laufband mit einem Antiklebmittel, z. B. Zinkstearat, Zinkoxyd, einer Erdalkalimetallseife, Ton, Talkum, überzogen werden.
  • Das vom Trockner 18 kommende Produkt braucht nur noch im Interesse zweckdienlicher Transport- und Lagerungsmöglichkeiten durch Komprimieren geformt und verdichtet zu werden. Das Gut verläßt den Trockner in lockerer, krümeliger, flockenähnlicher oder spaghettiähnlicher Form, wie es auf den Trockner gelangte, oder es ist etwas erweicht und bildet eine lockere, zerbrechliche Matte oder ist zu einer verhältnismäßig zähen Decke zusammengeschmolzen. Das Polymerisat wird von dem endlosen Trocknerband 17 auf einen Transporteur ig zur Weiterleitung an die Komprimierungsstation abgegeben. Wenn das Gut den Trockner als Decke verläßt, kann es in einer großen automatischen Schere 2o in kleine, leicht zu handhabende Stücke aufgeteilt oder einer Zerreißwalze bzw. einer anderen Einrichtung zur Aufteilung in Schnitzel zugeführt werden.
  • Das Polymerisat wird in der Weise komprimiert, daß es einmal oder wiederholt durch eine heiße öder kalte Kautschukwalze geschickt und -dabei zu einem verhältnismäßig kompakten weichen Fell ausgezogen wird, welches geschnitten und gestapelt oder in einem Behälter zusammengefaltet bzw. gepreßt und dann in gleicher Weise abgepackt wird; es kann auch, unmittelbar von dem Trockner kommend, in Ballen verpackt werden. Wenn noch etwas Feuchtigkeit in dem vom Trockner kommenden Material enthalten ist, beispielsweise nach dem Trocknen weicher Produkte, kann das Restwasser schnell und mit einem Minimum an mechanischem Niederbrechen durch Heißpressen mit anschließendem, chargenweise oder kontinuierlich erfolgendem Auswalzen zu einem Fell entfernt werden. Gemäß Zeichnung wird das Polymerisat in Walzenmühlen 21 und 22 kontinuierlich in zwei Stufen ausgewalzt. Presse 23, gegebenenfalls mit Dampfmantel 24 ausgestattet, dient der Komprimierung des Polymerisats. Mit der gezeigten Anordnung kann das Polymerisat ausgewalzt und bzw. oder verpreßt werden. Die Komprimierung im Zuge der Fertigstellung bezweckt außerdem, das Polymerisat in eine Form überzuführen, die der Luft eine möglichst kleine Oberfläche darbietet. Die Schädigungen des Polymerisats, die sehr langsam beim Lagern auch unter den günstigsten Bedingungen in Erscheinung treten, entstehen bekanntlich hauptsächlich an der Oberfläche beim Kontakt mit Luft. Durch Verkleinerung der Oberfläche mittels Komprimierung lassen sich diese Schädigungen merklich verzögern. Auch nach denn Abpacken vermindert der Behälter weiter die Lufteinwirkung und entsprechende Schädigungen. Das komprimierte Polymerisat wird zweckmäßig in der Weise abgepackt, daß das ausgezogene Produkt, von der Walzenmühle oder Presse kommend, auf einem Kühler 25 auf etwa 71° oder darunter, vorzugsweise auf etwa Raumtemperatur, abgekühlt, darauf einer Schneide- und Stapelungsmaschine 26 zugeführt und in Behältern 27 verpackt wird.
  • Oft ist es erwünscht, weitere Vorsorge gegen Schädigungen beim Lagern durch Zusatz von Antioxydantien zum Polymerisat in einem geeigneten Stadium der Fertigstellung zu treffen. Diese bieten einen Schutz gegen langsame Wertminderung beim Lagern, die durch geringfügige Mengen von Verunreinigungen katalytisch beschleunigt werden kann, deren Infiltration zuweilen trotz aller üblichen Vorsichtsmaßregeln stattfindet. Ein Stabilisator ist dann zweckmäßig, wenn das Produkt zur weiteren Verwendung zu einer Mischung verarbeitet wird. Unter gewissen Umständen können auch Substanzen, die der wässerigen Aufschlämmung als Aufschlä@mqmungshilfsmittel, nämlich als Schutzmittel zum Überziehen der Aufschlämmungsteilchen und Verhinderung der Zusammenballung des Polymerisats in stagnierenden Teilen des Aufschlämmungssystems und bzw. oder Zusammenballung auf dem Trockner, oder als Hilfsmittel zur Regelung des Säurewertes der Aufschlämmung, wie sie die kontinuierliche Bildung geringfügiger Säuremengen aus dem aus dem Polymerisat entfernten Katalysator erfordert, zugesetzt werden, selbst die Qualitätsminderung beim Lagern beschleunigen. Oft ist es empfehlenswert, ein Antioxydans, wie Phenylbeta-naphthylamin, Isopropyldiphenylamin, Hydrochinon, Dibenzyläther usw., der wässerigen Aufschlämmung als Lösung oder Emulsion zuzusetzen.
  • Diese Substanzen können dem Polymerisat in Form der Aufschlämmung zugesetzt und von diesem aufgenommen werden mit anschließender Passage durch den Trockner und durch einen einfachen Komprimierungs- oder Auswalzungsvorgang. Hierin liegt ein weiterer Vorteil des Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik, wonach diese Stoffe in kleinen Mengen der ungeformten Masse des Polymerisats zugesetzt wurden und die Masse zur Vergleichmäßigung der Dispersion mastiziert werden muß.
  • Vorliegende Erfindung eignet sich zur Fertigstellung fester hochmolekularer Tieftemperaturpolymerisate aus Isoolefin allein oder aus dessen Gemischen mit Diolefin, welches mit Isoolefinen bei niedrigen Temperaturen durch Friedel-Craftssche Katalysatoren mischpolymerisiert wird. Das im Vorzug benutzte Isomonoolefin ist Isobutylen; auch andere Isoolefine mit bis zu etwa 8 Kohlenstoffatonem im Molekül können benutzt werden. Die mischpolymerisierbaren Diolefine sind u. a. Butadien und substituierte Butadiene, insbesondere Isopren, Piperylen und Dimethylbutadien. Andere Polyene mit bis zu 12 oder 14 Kohlenstoffatomen im Molekül, wie Myrcen und einige nichtkonjugierte Diolefine wie Dimethylallen usw., sind auch brauchbar. Das Verhältnis von Isoolefin zu Diolefin in der Reaktionsflüssigkeit beträgt etwa 5o bis 95 Gewichtsprozent Isoolefin auf etwa 5o bis 5 Gewichtsprozent Diolefin, wenn letzteres ein C4 Diolefin ist. Für Cund höhere Diolefine beträgt der Anteil an Diolefin weniger als io Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent.
  • Als Katalysator verwendet man Borfluorid gasförmig oder in Lösung oder eine Lösung Friedel-Craftsscher Katalysatoren, wie Aluminiumchlorid oder anderer Substanzen, die auf Seite 375 der Abhandlung »Friedel-Crafts Synthesis« von N. 0. Calloway, veröffentlicht in »Chemical Rewiewsa, Bd. i7, Nr. 3, Jahrg. 1935, aufgeführt sind. Als Lösungsmittel für den Katalysator verwendet man mono- oder polyhalogenierte Alkyle mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen im :Molekül, Schwefelkohlenstoff od. dgl. Als Verdünnungsmittel können benutzt werden z. B. die Alkylhalogenide mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen im Molekül, vor allem Methylchlorid, ferner Kohlenwasserstoffe mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen u. dgl.
  • Die Polymerisation findet bei Kühlung des olefinischen Ausgangsgutes auf Temperaturen unter etwa -q.0°, vorzugsweise etwa -ioo° oder darunter, und bei Zusatz eines Friedel-Craftsschen Katalysators gemäß obigen Angaben statt. Der am besten in Lösung übergeführte Katalysator wird auch auf etwa Reaktionstemperatur vor Einführung in das olefinische Ausgangsgut vorgekühlt. Eine genauere Beschreibung der Reaktionsteilnehmer, Katalysatoren, Lösungsmittel, Verdünnungsmittel usw. und der allgemeinen Eigenschaften der hergestellten Polymerisate findet sich in der amerikanischen Patentschrift 2 2o3 873 und der australischen Patentschrift 112 875.
  • In der Beschreibung sind nur einige wenige Ausführungsformen des Verfahrens vorliegender Erfindung aufgeführt. Zahlreiche andere Ausführungsformen oder Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung realisierbar.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung olefinischer Elastomerer nach Patent 852 303 aus einem Isoolefin oder Mischungen aus einem Isoolefin als Hauptanteil und einem Polyen in geringerer Menge mit bis zu etwa Z2 Kohlenstoffatomen im Molekül bei Temperaturen unter etwa -4o° in Gegenwart eines Friedel-Craftsschen Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung des Polymerisats in kalten niedrigsiedenden Reaktionsflüssigkeiten in eine heiße Flüssigkeit einbringt, den Hauptteil der niedrigsiedenden Reaktionsflüssigkeiten abtrennt und eine Aufschlämmung des Polymerisats in der heißen Flüssigkeit bildet, der Aufschlämmung die niedrigsiedenden Flüssigkeiten entzieht, die' Polymerisatteilchen von der Hauptmasse der Flüssigkeit in der Aufschlämmung abtrennt und durch einen Trockner führt, Heißluft über und durch das etwa schichtweise angeordnete Polymerisat in den Trockner leitet zwecks Entfernung restlicher flüchtiger Substanzen, und das getrocknete Polymerisat komprimiert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung des Polymerisats in heißes Wasser eingebracht bzw. eingemischt wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entziehung der niedrigsiedenden Substanzen aus der Aufschlämmung des Polymerisats unter vermindertem Druck und mittels eines durch die Aufschlämmung geleiteten Entziehungsdampfes erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Heißluft mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 9 m/Min. über und durch eine Schicht der Polymerisatteilchen im Trockner leitet.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Mischungen aus Isobutylen als Hauptanteil und einem konjugierten Diolefin in geringerer Menge, die bei Temperaturen unterhalb etwa -40° in Gegenwart einer Lösung eines Friedel-Craftsschen Katalysators in einem Lösungsmittel, welches keine komplexen Verbindungen mit dem Katalysator bildet und bei der Reaktionstemperatur flüssig ist, umgesetzt werden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5 unter Verwendung von Mischungen aus Isobutylen als Hauptanteil und Isopren in geringerer Menge bei Temperaturen unter etwa -40° in Gegenwart einer Lösung eines Friedel-Craftsschen Katalysators in Methylchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung des Polymerisats in kalten niedrigsiedenden Reaktionsflüssigkeiten mit Wasser von etwa 65° mischt, um eine Aufschlämmung des Polymerisats im Wasser zu bilden und die Hauptmasse der mit diesem verbundenen niedrigsiedenden Substanzen abzutrennen, die niedrigsiedenden Substanzen aus der wässerigen Aufschlämmung des Polymerisats entzieht, indem der Druck über der Aufschlämmung vermindert und ein Entziehungsdampf durch die Aufschlämmung geleitet wird, die Polymerisatteilchen aus der wässerigen Aufschlämmung abtrennt und durch einen Trockner leitet, dort Luft bei etwa 71 bis i49° mit einer Geschwindigkeit von etwa 9 bis 105 m/Min. über und durch die Schicht des Polymerisats führt, um Feuchtigkeit und restliche flüchtige Substanzen aus dem Polymerisat zu entfernen, und das getrocknete Polymerisat komprimiert.
DEST1998A 1943-11-25 1950-08-15 Verfahren zur Herstellung olefinischer Elastomerer Expired DE858896C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1055815B (de) * 1955-03-22 1959-04-23 Exxon Research Engineering Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung waessriger Polymerisat-dispersionen aus Dispersionen von Polymeren in organischen Fluessigkeiten
DE1089547B (de) * 1957-12-11 1960-09-22 Hoechst Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Loesungsmitteln aus Olefinpolymerisaten
DE1131408B (de) * 1955-04-09 1962-06-14 Hoechst Ag Verfahren zur Aufarbeitung von Niederdruckpolyolefinen
DE1181424B (de) * 1956-11-19 1964-11-12 Phillips Petroleum Co Verfahren zur Gewinnung eines festen Olefinpolymerisats
DE1269357B (de) * 1958-11-25 1968-05-30 Hoechst Ag Verfahren zur Isolierung von kautschukartigen hoehermolekularen Stoffen aus ihren Loesungen

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